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第 53 回神奈川リウマチ医会 ＳＮＰを用いた連鎖不平衡マッピング 日時　平成１７年１１月１９日 横浜市 鶴屋町フォーラム

第 53 回神奈川リウマチ医会 ＳＮＰを用いた連鎖不平衡マッピング 日時　平成１７年１１月１９日 横浜市 鶴屋町フォーラム. 京都大学大学院医学研究科附属ゲノム医学センター 理化学研究所遺伝子多型研究センター関節リウマチ関連遺伝子研究チーム 山田　亮. 仮説フリーで疾患遺伝子探索. オーム解析 ゲノム・トランスクリプトーム・プロテオーム 多数の遺伝子・分子の相互作用 非インターベンション解析 一番大きな実験は済んでいる. 家系図. 遺伝性疾患. 単一遺伝子疾患 例は？ 複合遺伝性疾患 例は？ 遺伝性のまったくない疾患 例は？ 遺伝性があるかどうか　疫学.

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第 53 回神奈川リウマチ医会 ＳＮＰを用いた連鎖不平衡マッピング 日時　平成１７年１１月１９日 横浜市 鶴屋町フォーラム

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Presentation Transcript

  1. 第53回神奈川リウマチ医会ＳＮＰを用いた連鎖不平衡マッピング日時　平成１７年１１月１９日横浜市 鶴屋町フォーラム 京都大学大学院医学研究科附属ゲノム医学センター 理化学研究所遺伝子多型研究センター関節リウマチ関連遺伝子研究チーム 山田　亮

  2. 仮説フリーで疾患遺伝子探索 • オーム解析 • ゲノム・トランスクリプトーム・プロテオーム • 多数の遺伝子・分子の相互作用 • 非インターベンション解析 • 一番大きな実験は済んでいる

  3. 家系図

  4. 遺伝性疾患 • 単一遺伝子疾患 • 例は？ • 複合遺伝性疾患 • 例は？ • 遺伝性のまったくない疾患 • 例は？ • 遺伝性があるかどうか　疫学

  5. 遺伝的要因 環境的要因 偶然性要因 感染症 悪性腫瘍 外傷 Commmon diseasesとその遺伝性 単一遺伝子病 生活習慣病 リウマチ性疾患 アレルギー性疾患 イメージ

  6. 単一遺伝子疾患の場合 原因遺伝子変異を持ち、ほぼ確実に発症する家系構成員 (１００人) 日本人1億2千万人・・・ 原因遺伝子変異を持たず、発症しない大多数 (１億１９９９万９千９百人)

  7. HLADR4の分布とRA患者の分布～複合遺伝性疾患の例～HLADR4の分布とRA患者の分布～複合遺伝性疾患の例～ 日本人1億2千万人・・・ DR4陽性で発症者 (50万人) DR4陰性で非発症者 (8400万人) DR4陽性で非発症者 (3600万人) DR4陰性で発症者 (20万人)

  8. 単一遺伝子疾患と複合遺伝性疾患の比較 遺伝要素を持っていても発症しない 遺伝要素を持っていなくても発症する

  9. 「ありふれた疾患」「複合遺伝性疾患」の疾患関連遺伝子「ありふれた疾患」「複合遺伝性疾患」の疾患関連遺伝子 • HLA DR4とRA • 日本人におけるDR４陽性率は約30% • RA患者におけるDR4陽性率は約70% • 日本では、RAの罹患率が約0.6％である

  10. 疾患原因遺伝子と疾患関連遺伝子 • いわゆる遺伝病 • メンデル遺伝 • 高い浸透率 • 決定因子(必ず発症) • 変異 • 複合遺伝性疾患 • 環境要因の加味 • 低い浸透率 • 危険因子(リスクファクター) • 相対危険度　:　例　２－４倍 • 多型

  11. 単一遺伝性疾患の遺伝子解析と複合遺伝性疾患の遺伝子解析の違い単一遺伝性疾患の遺伝子解析と複合遺伝性疾患の遺伝子解析の違い • 原因・関連遺伝子の強さ • 最適解析手法の違い • 連鎖解析（家系データ、疎な遺伝マーカー) • ゲノムワイド関連解析(ケースコントロール解析、密な遺伝マーカー)

  12. 解析するべき遺伝子はどこにある？ • ヒトゲノム配列決定前 • 常染色体22本と２本の性染色体(X，Y) ここだ！ でもそこに何の遺伝子があるのかわからない・・・

  13. ヒトゲノムプロジェクト30億塩基対解読終了宣言2003年春ヒトゲノムプロジェクト30億塩基対解読終了宣言2003年春

  14. 解析するべき遺伝子はどこにある？ • ヒトゲノム配列決定後 ここだ！ここにある遺伝子は「X」だ。 Gene ゲノム解読とともに、本当にヒト遺伝子のすべてとその位置がわかったか、というと・・・

  15. ヒトゲノムの遺伝子登録数の推移(NCBI) ヒトゲノム解読宣言

  16. Common Diseasesの遺伝子解析 • 仮説フリーのアプローチ • 未知の病因の発見のために • ホールゲノムアプローチ • 従来の連鎖解析よりも関連解析 • 遺伝マーカーとしてSNPが最適 SNPを用いた大規模 連鎖不平衡解析

  17. ヒトゲノムの多様性 • どのくらい違うもの? • 任意の2つの卵子(23本の染色体を持つ)を取ってきてそのすべての塩基を比較すると、 　　平均して、 30億塩基対のうち、 　　約300万塩基対は異なる(約1000塩基対に1)

  18. 多型とは • RFLP(制限断片長多型) • VNTR • マイクロサテライトマーカー • SNP(１塩基多型)

  19. SNPとは • Single Nucleotide Polymorphism(１塩基多型) • 最も高密度に分布する遺伝子多型 • ゲノムワイドに約100-1000塩基対に1個の 密度で分布 • タイピングが容易 • 大量・高速タイピングに適する

  20. SNPのもたらす機能変化

  21. DNA配列を識別する転写調節因子 http://www.tara.tsukuba.ac.jp/Japanese/project-j/yamamoto-m-j/Regulatory_Network/Hagiwara/

  22. エクソン・イントロンの識別 大局的認識と微細認識 http://www.brh.co.jp/experience/seimeisi/29/ex_1.html

  23. 翻訳調節 翻訳開始点選択 翻訳効率 tRNA不均一 http://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/BioInfo/TT/Tlatm.html

  24. ＤＮＡに乗って伝達される素因(遺伝的多様性)とmRNA・タンパク・形質・個体の多様性ＤＮＡに乗って伝達される素因(遺伝的多様性)とmRNA・タンパク・形質・個体の多様性 http://www.microbe.org/espanol/news/human_genome.asp

  25. セントラルドグマと多様性 ＤＮＡ バリアント 転写開始点 バリアント 転写 転写終止点 バリアント スプライシング バリアント mRNA 翻訳開始点 翻訳 コドン表 バリアント 翻訳終止点 Peptide

  26. セントラルドグマと多様性 ＤＮＡ バリアント 転写開始点 バリアント 転写 転写終止点 バリアント スプライシング バリアント mRNA 翻訳開始点 翻訳 コドン表 バリアント 翻訳終止点 リン酸化、グリコシル化、アセチル化、ヒドロキル化、シトルリン化　など Peptide 翻訳後修飾(切断、化学修飾)

  27. ＤＮＡ ｍＲＮＡ２ ｍＲＮＡ１ Ｐｅｐｔｉｄｅ３ Ｐｅｐｔｉｄｅ１ Ｐｅｐｔｉｄｅ２ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ３ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ４ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ１ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ２

  28. ＤＮＡ ｍＲＮＡ２ ｍＲＮＡ１ Ｐｅｐｔｉｄｅ３ Ｐｅｐｔｉｄｅ１ Ｐｅｐｔｉｄｅ２ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ３ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ４ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ１ Ｍｏｌｅｃｕｌｅ２ 個体Phenotype1 個体Phenotype2 個体Phenotype3 個体Phenotype4

  29. ＤＮＡに乗って伝達される素因 • DNA上の情報は『1次元の配列』情報 • それは、転写・翻訳を通じてRNA ペプチドとしての『1次元配列情報』に伝達される • 『1次元配列情報』の差は、それ以外の質にも影響する

  30. ＤＮＡに乗って伝達される素因 http://www.microbe.org/espanol/news/human_genome.asp １次元情報の伝達深度と『パターン』への影響 DNA１次元情報はDNA止まり DNA１次元情報がペプチドまで DNA１次元情報がpremature-mRNAまで

  31. 時間経過 単一遺伝子病　家系

  32. 木を見つける

  33. 複合遺伝性疾患 マーカーの木は存在する

  34. 木の葉の部分が不確実 • ペネトランスが低い • Phenocopyが存在する • ・・・別の木が邪魔をする • ・・・民族が代わると、森の枝ぶりが変わる

  35. ミレニアムプロジェクト理研 SRC 関節リウマチチーム • 2000年春から開始 • 遺伝子領域を中心に100,926SNPを配置 • ケース・コントロール解析でスクリーニング • 連鎖不平衡解析によるLDマッピング

  36. Map-based Approach 7 6 2 8 1 3 5 4 9 Gene D Gene A Gene B Gene C Gene-based Approach 8 9 2 3 1 7 4 6 5 Gene D Gene A Gene B Gene C Two Ways of Whole Genome LD Mapping

  37. 全染色体でのSNP分布

  38. プロジェクトスタート 2000 2001 2002 2003 2004 2005 50k 27,283Genes 40k 30k Gene 20k 10k 遺伝子のカバー率 • SNPもしくはblockによって、一部でも検証された遺伝子の数 • 12,890 （60.9%） • 遺伝子あたりのSNP数および密度 • 5.0±6.4 個/遺伝子 • 0.2±0.3 個/kb 常染色体総遺伝子数：21,153 カバーされず 8,263 8,381 12,890 Blockでカバー 4,509 SNPでカバー

  39. 主な成果 • PADI４ • 抗シトルリン化ペプチド抗体の抗原産生酵素 • SLC22A4 • Mono/Mφ酸化還元分子トランスポータ • FCRL３ • B細胞抗原認識コファクタ

  40. MΦ Anti-oxydant transporter

  41. 自己免疫疾患感受性多型のオーバーラップ

  42. 感受性多型を持つ関連遺伝子と、ＤＮＡ配列上個人差のない関連遺伝子感受性多型を持つ関連遺伝子と、ＤＮＡ配列上個人差のない関連遺伝子 感受性多型なしの 関連遺伝子 感受性多型ありの 関連遺伝子

  43. MΦ Anti-oxydant transporter

  44. 多数の遺伝子(DNA) 多様な転写調節(mRNA) 複雑な分子機能(タンパク質) さまざまな疾患 入り組んだ民族関係 A network of protein–protein interactions in yeast by Benno Schwikowski, Peter Uetz3 & Stanley Nature Biotechnology 18 :1257 - 1261 (2000)

  45. Citrulline • Citrulline： • One of native amino acids, but not among 20 coding amino acids • Free citrulline and peptidyl citrulline • Hereditary citrullinemia (a metabolic disorder) • Unclear physiologic function of peptidyl citrullination

  46. Arginine Citrulline NH2 NH2 C=NH2 + C=O NH NH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 PADIs HCNH3+ HCNH3+ COO- COO- Peptidyl citrullination Loss of ionic NH2+ of Arg residue Effects on intra- and inter- molecular interactions

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